JPH0889234A - 光合成生物の培養方法 - Google Patents

光合成生物の培養方法

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JPH0889234A
JPH0889234A JP6236820A JP23682094A JPH0889234A JP H0889234 A JPH0889234 A JP H0889234A JP 6236820 A JP6236820 A JP 6236820A JP 23682094 A JP23682094 A JP 23682094A JP H0889234 A JPH0889234 A JP H0889234A
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JP
Japan
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light
photosynthetic
irradiation time
culture
culturing
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JP6236820A
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Yasuyuki Ogushi
泰之 小串
Masahito Kaneko
雅人 金子
Chinatsu Tsujimoto
千夏 辻本
Michio Haneda
道夫 羽田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大気中の二酸化炭素の固定化技術として有効
な藻類などの光合成能を有する水中生物の改良された培
養方法に関する。 【構成】 光合成能を有する水中生物を分散させた培養
液を、光の照射部と非照射部とを交互に移動させながら
培養することを特徴とする光合成生物の培養方法であっ
て、好ましくは1サイクル当たりの光の照射時間が1〜
100ミリ秒、非照射時間が100〜1000ミリ秒で
あって、照射時間と非照射時間との比が1:1から1:
1000となるように制御する。 【効果】 培養槽の単位表面積当たりの培養可能量を増
大させるとともに光の利用効率が高く、大量の二酸化炭
素の固定化ができ、地球の環境保全に大きく寄与するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光合成生物の培養方法、
さらに詳しくは大気中の二酸化炭素の固定化技術として
有効な藻類などの光合成能を有する水中生物の改良され
た培養方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、火力発電所や一般産業用ボイラな
どで化石燃料を燃焼させる際に発生する排ガス中に含ま
れる二酸化炭素により大気中の二酸化炭素濃度が増大
し、温室効果と呼ばれる地球温暖化現象が問題視される
ようになってきている。この地球環境破壊を防止するた
めの手段の一つとして、燃焼排ガスや大気中から二酸化
炭素ガスを回収して海水に溶解させ、この溶解した二酸
化炭素と太陽光により海水中に生息する植物、例えば微
細藻類に光合成反応を行わせ、二酸化炭素中の炭素を藻
体成分の構成源として固定化する方法が知られている。
この方法では、炭素を藻体成分の構成源とした微細藻は
乾燥して燃料などとして利用することができ、二次公害
の少ない有力な二酸化炭素の固定化方法として期待が大
きい。しかし充分な光合成を生じさせるための太陽光の
水中への透過深さは海洋の場合、平均でせいぜい20〜
30cm程度であり、この方法のみで地球温暖化防止規
模の二酸化炭素の固定を行うためには膨大な面積を必要
とする。因みに現在の日本における二酸化炭素の1年間
当たりの発生の増加量(炭素換算で約75百万トン/
年)のみをこの方法で処理するにしても約1.6×10
4 km2 の面積が必要なことになり、これはほぼ四国の
面積に匹敵するものである。
【0003】光合成水中植物を効率よく培養するために
は、太陽光が不足したり、届かない区域へ人工的に太陽
光を伝送してやれば培養可能区域を大幅に増やすことが
できる。人工的に太陽光を伝送し、海中の植物に照射す
る方法として、光ファイバで太陽光を伝送し、所定の場
所を照明する方法(特開昭55−88204号公報)や
内面が反射膜仕上げされた光伝導チュ−ブを使用する方
法(特開昭57−158805、特開昭63−1529
19各号公報)などが提案されている。これらの方法に
おいてはいずれも光ファイバ又は光伝導チューブの一端
から入射した光は、その内部で全反射を繰り返しなが
ら、もう一方の端まで到達し、その末端より対象物へ照
射される。その照射範囲はスポット照射又は末端部にレ
ンズなどを取り付け拡大照射する平面的な照射である。
そのため、その照射光量も入射光量に対し一定であり、
海中植物の濃度などの周囲状況に応じた効率的な照射は
困難である。
【0004】光合成能を有する水中生物は培養液中で培
養液から供給される窒素、リンなどの栄養分と光の照射
により、炭酸ガスと水を原料として光合成反応を行い成
長する。光合成反応は光エネルギにより水から光合成中
間体であるNADPH(還元型ニコチンアミドアデニン
ジヌクレオチドリン酸)とATP(アデノシン三リン
酸)を生成する明反応と、該光合成中間体と炭酸ガスか
らブドウ糖を生成する暗反応よりなる。明反応時には光
を必要とするが、暗反応時には光は不要である。したが
って、培養液にできるだけ均一に光を照射しようとする
従来の培養方法では、光を必要としない暗反応状態にあ
る生物にも光は照射されるので光の利用率は低くなって
おり、微細藻類の培養では2〜3%程度であると推定さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の実状に鑑み、一定量の培養槽面積に対し、その深さ
方向の全域をも微細藻類などの水中植物の光合成反応の
可能区域とし、単位表面積当たりの培養可能量を増大さ
せるとともに光の利用効率が高く、大量の二酸化炭素の
固定化に大きく寄与する光合成生物の培養方法を提供す
るものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)光合成能
を有する水中生物を培養液中に分散させ、光を照射して
培養する方法において、光合成能を有する水中生物を分
散させた培養液を、光の照射部と非照射部とを交互に移
動させながら培養することを特徴とする光合成生物の培
養方法、(2)1サイクル当たりの光の照射時間が1〜
100ミリ秒、非照射時間が100〜1000ミリ秒で
あって、照射時間と非照射時間との比が1:1から1:
1000となるように制御することを特徴とする前記
(1)の光合成生物の培養方法、(3)光合成能を有す
る水中生物を分散させた培養液を、光の照射部と非照射
部とが交互に接続した流路により構成された培養槽内を
一定速度で通過させることによって、1サイクル当たり
の光の照射時間が1〜100ミリ秒、非照射時間が10
0〜1000ミリ秒であって、照射時間と非照射時間と
の比が1:1から1:1000となるように制御しなが
ら培養することを特徴とする前記(1)の光合成生物の
培養方法、(4)光の照射部と非照射部とが交互に接続
した流路が、密閉型の円筒状培養槽内に遮蔽板を設置し
て培養液が螺旋流の形で通過するように形成された流路
である前記(3)の光合成生物の培養方法、である。
【0007】本発明は、明反応と暗反応とがある光合成
反応の特徴に注目してなされたものであり、光が必要な
明反応時にのみ光を照射し、光を必要としない暗反応時
には光を照射しないようにして光の利用効率を増大させ
る、いわゆるフラッシュライト効果を利用したものであ
る。すなわち、培養槽内において光合成生物を分散させ
た培養液を一定速度で移動させ、培養液の移動速度と光
の照射位置を適宜組み合わせることによって、確率的
に、光を必要とする反応時には光照射部分にあり、光を
必要としない反応時には光の当たらない部分にあるよう
に移動させることによって、光を効率的に利用するよう
にしている。培養液の流れの一部分を1ブロックとして
考えると、一つのブロック内の光合成生物が初めから一
斉に明反応と暗反応を繰り返すわけではないが、明反応
は暗条件下では進行しないため明条件、暗条件を繰り返
すと明条件では明反応がおこり暗条件では暗反応が起こ
る確率が高くなると考えられる。
【0008】以下、図面を参照しつつ本発明の方法をさ
らに詳細に説明する。図1に本発明の方法を実施するた
めの培養装置の1例についてその主要部を構成する培養
槽の概要を示す。図1(a)は概略斜視図、図1(b)
は(a)のA−A断面図である。図1の培養槽1は、円
筒状の容器内に螺旋状の遮蔽板2を設置した構造となっ
ており、光合成生物を分散させた培養液は螺旋状の流れ
3を形成しながら培養槽内を通過する。図1の例では培
養槽を水平に設置し、光5を上方から照射する形となっ
ており、培養液は培養槽内の上部の光の照射される部分
と下部の光の当たらない部分とを交互に通過することに
なる。ここで培養液の流速と培養液中に分散している光
合成生物の濃度を変えることによって、光合成反応のう
ち光を必要とする明反応の起こっている時のみ光の照射
される領域4に光合成生物を移動させて光を照射し、光
を必要としない暗反応の起こっている時には光の届かな
い領域6に移動させるようにして光を有効に利用し、全
体としての光合成生物の生産量を増大させることが可能
である。この場合、流れが不均一な攪拌では明暗比が決
定しにくく、閃光効果を与えられないので均一な螺旋流
とすることが必要である。
【0009】本発明の方法により培養される光合成生物
の例としてはクロレラ、スピルリナ、ドラリエラ、ナン
ノクロリスなどが挙げられる。
【0010】本発明の方法において、光合成生物を分散
させた培養液を光の照射部と非照射部とに交互に移動さ
せるに当たっては、1サイクル当たりの光の照射時間
(照射部での滞留時間)が1〜100ミリ秒、非照射時
間(非照射部での滞留時間)が100〜1000ミリ秒
であって、照射時間と非照射時間との比が1:1から
1:1000となるように制御しながら培養するのが好
ましい。照射時間が長すぎると、連続光照射時と同様に
光照射中にも暗反応が起こり、光利用効率が低下する。
また、非照射時間が長すぎると、光合成反応終了後も暗
条件となり、全時間を通じての光合成生産量が低下す
る。このような光の照射、非照射の調整は流路及び光の
照射位置などの装置設計あるいは流速などの運転条件の
調整によって行う。図1のような装置の場合、培養液の
流速は通常50〜200cm/sec程度となる。
【0011】図2に本発明の方法を実施するための培養
装置の他の1例についてその主要部を構成する培養槽の
概要を示す。図2(a)は概略斜視図、図2(b)は
(a)のB−B断面図である。図2の培養槽1は、円筒
状の容器内に円筒の中心軸に対し垂直に複数の遮蔽板2
を設けたものである。この例では遮蔽板2には交互に上
部と下部に培養液の流路が形成されるように切り欠きが
設けられており、全体として上下流7を形成させ、上方
から光を照射することにより培養液が光の照射部と非照
射部とを交互に移動するようにしている。
【0012】
【実施例】以下実施例により本発明の方法をさらに具体
的に説明する。 (実施例1)光合成生物であるクロレラを用いた光合成
量測定試験を行い、同等量の連続光を照射した場合のC
2 吸収量(光合成量)と閃光照射時のCO2 吸収量
(光合成量)を測定し、その比率として光利用効率を算
出した。試験はクロレラを薄膜上に並べて密封し、連続
光を照射した際に、光合成反応により吸収されたCO2
量をガスクロマトグラフィで測定した。さらに、同じク
ロレラに同等量の閃光を照射し、同様の測定を行った。
各照射時間と非照射時間の組み合わせについて光利用効
率を求めた結果を図3に示す。図3から照射時間1〜1
00ミリ秒、非照射時間10から1000ミリ秒の組み
合わせで1以上の光利用効率が得られる(連続光照射よ
りも光の利用効率が高い)ことが分かる。
【0013】(実施例2)光合成生物であるクロレラの
培養試験を行い、連続光照射に相当する直線管型培養槽
による培養と閃光照射に相当する図1に示す螺旋型培養
槽による培養での光合成量を測定し、その比率として光
利用効率を算出した。微細藻の濃度を一定として、照射
時間と非照射時間の割合を1:4で一定とし、螺旋流の
流速を変化させることにより、閃光の時間を変化させ
た。ここで、螺旋流により与えられる照射時間と非照射
時間に対する光利用効率を図4に示す。図4から、実施
例1で求めた100ミリ秒以下の照射時間で光利用効率
は1以上となり、光合成量が増加することがわかる。
【0014】
【発明の効果】化石燃料の燃焼等によって発生する二酸
化炭素の大気放出は温暖化現象等の地球環境破壊に通じ
るが、本発明の方法によれば、通常は光合成反応の起き
ない底部の微細藻も反応に寄与できるため、微細藻など
の光合成生物の光合成可能な領域を大幅に増加させるこ
とができ、二次公害の発生の恐れのない、大量の二酸化
炭素の固定化ができ、地球の環境保全に大きく寄与する
ことができる。また、太陽光を最大限に取り入れ、培養
区域を深さ方向に増加させることができ、大量の二酸化
炭素の固定化により、照射面積に対する微細藻などの生
産性の向上にも効果が大きい。本発明の方法は、二酸化
炭素の固定化の技術として効果のほかに、各種光合成生
物の培養により、澱粉その他の有用物質を生産させるた
めの培養技術としても効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施する培養装置の主要部を構
成する培養槽の1例を示す概略説明図。
【図2】本発明の方法を実施する培養装置の主要部を構
成する培養槽の他の1例を示す概略説明図。
【図3】光の照射時間及び非照射時間と光利用効率の関
係を示すグラフ。
【図4】培養試験における光合成量から求めた光の照射
時間及び非照射時間と光利用効率の関係を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 羽田 道夫 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光合成能を有する水中生物を培養液中に
    分散させ、光を照射して培養する方法において、光合成
    能を有する水中生物を分散させた培養液を、光の照射部
    と非照射部とを交互に移動させながら培養することを特
    徴とする光合成生物の培養方法。
  2. 【請求項2】 1サイクル当たりの光の照射時間が1〜
    100ミリ秒、非照射時間が100〜1000ミリ秒で
    あって、照射時間と非照射時間との比が1:1から1:
    1000となるように制御することを特徴とする請求項
    1に記載の光合成生物の培養方法。
  3. 【請求項3】 光合成能を有する水中生物を分散させた
    培養液を、光の照射部と非照射部とが交互に接続した流
    路により構成された培養槽内を一定速度で通過させるこ
    とによって、1サイクル当たりの光の照射時間が1〜1
    00ミリ秒、非照射時間が100〜1000ミリ秒であ
    って、照射時間と非照射時間との比が1:1から1:1
    000となるように制御しながら培養することを特徴と
    する請求項1に記載の光合成生物の培養方法。
  4. 【請求項4】 光の照射部と非照射部とが交互に接続し
    た流路が、密閉型の円筒状培養槽内に遮蔽板を設置して
    培養液が螺旋流の形で通過するように形成された流路で
    ある請求項3に記載の光合成生物の培養方法。
JP6236820A 1994-09-30 1994-09-30 光合成生物の培養方法 Withdrawn JPH0889234A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014515935A (ja) * 2011-06-08 2014-07-07 フェルメンタル 混合栄養培養方式でEPA及びDHAを生産するためのオドンテラ(Odontella)属の新規微細藻類株
JP2015509733A (ja) * 2012-03-16 2015-04-02 フェルメンタル シゾキトリウム(Schizochytrium)による混合栄養モードでのドコサヘキサエン酸及びアスタキサンチンの産生
JP2015509732A (ja) * 2012-03-16 2015-04-02 フェルメンタル ニツシア(Nitzschia)による混合栄養モードでのドコサヘキサエン酸および/またはエイコサペンタエン酸および/またはカロテノイドの産生
JP2015510763A (ja) * 2012-03-16 2015-04-13 フェルメンタル セネデスムス(Scenedesmus)による混合栄養モードでのドコサヘキサエン酸および/またはエイコサペンタエン酸の産生

Cited By (5)

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